機械設(shè)計的準(zhǔn)則及一般步驟

2.機械設(shè)計基本準(zhǔn)則及一般步驟§2-1機器的組成§2-2設(shè)計機器的一般程序§2-3對機器的主要要求§2-4機械零件的主要失效形式§2-5設(shè)計機械零件時應(yīng)滿足的基本要求§2-6機械零件的計算準(zhǔn)則§2-7機械零件的設(shè)計方法§2-8機械零件設(shè)計的一般步驟§2-9機械零件材料的選用原則§2-10機械零件設(shè)計中的標(biāo)準(zhǔn)化§2-11機械常用材料及選用原則機器的組成原動機部分傳動部分執(zhí)行部分潤滑、顯示、照明等輔助系統(tǒng)控制系統(tǒng)傳感器傳感器傳感器設(shè)計機器的一般程序提出任務(wù)需求分析確定任務(wù)要求機器功能分析功能原理設(shè)計評價評價—選定方案設(shè)計任務(wù)書原理圖明確構(gòu)形要求總體結(jié)構(gòu)設(shè)計評價確定總體方案零部件設(shè)計編制技術(shù)文件總裝圖部裝圖零件圖說明書、明細表計劃階段方案設(shè)計技術(shù)設(shè)計文件編制對機器的主要要求

使用功能要求經(jīng)濟性要求勞動保護要求可靠性要求其它專用要求提高設(shè)計和制造經(jīng)濟指標(biāo)的主要途徑：1）采用現(xiàn)代設(shè)計方法，優(yōu)化設(shè)計，保證可靠性。2）提高“標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化”的程度。3）采用新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)、新材料。4）合理組織設(shè)計和制造過程。5）改善零件結(jié)構(gòu)工藝性，使其用料少、易加工、易裝配。提高使用經(jīng)濟指標(biāo)的主要途徑：1）合理提高機械化、自動化水平，提高機器的生產(chǎn)效率。2）選用高效傳動系統(tǒng)，減少中間環(huán)節(jié)，降低能源消耗。3）適當(dāng)采用防護和潤滑，延長機器的使用壽命。4）采用可靠的密封，減少或消除滲漏現(xiàn)象。勞動保護有兩層含義：1）使機器的操作者方便和安全。2）改善操作者及機器的環(huán)境。機器的可靠度R，指在規(guī)定的使用時間（壽命）內(nèi)和預(yù)定的環(huán)境條件下，機器能夠正常工作的概率。機器失效的概率F為：F=1-R機器出廠時已經(jīng)存在的可靠性叫做機器的固有可靠性。考慮到用戶的人為因素，已出廠的機器正確地完成預(yù)定功能的概率，叫做機器的使用可靠性。機械零件的主要失效形式（一）整體斷裂整體斷裂是指零件在載荷作用下，其危險截面的應(yīng)力超過零件的強度極限而導(dǎo)致的斷裂，或在變應(yīng)力作用下，危險截面發(fā)生的疲勞斷裂。齒輪輪齒斷裂軸承內(nèi)圈斷裂機械零件的主要失效形式（二）過大的殘余變形

當(dāng)作用于零件上的應(yīng)力超過了材料的屈服極限，零件將產(chǎn)生殘余變形。齒輪齒面塑形變形軸承外圈塑性變形機械零件的主要失效形式（三）零件的表面破壞

零件的表面破壞主要是腐蝕、磨損和接觸疲勞（點蝕）。齒面接觸疲勞軸瓦磨損機械零件的主要失效形式（四）破壞正常工作條件引起的失效

有些零件只有在一定的工作條件下才能正常的工作，如：

液體摩擦的滑動軸承，只有在存在完整的潤滑油膜時才能正常工作。帶傳動只有在傳遞的有效圓周力小于臨界摩擦力時才能正常工作。高速轉(zhuǎn)動的零件，只有在轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)動件系統(tǒng)的固有頻率避開一個適當(dāng)?shù)拈g隔才能正常工作。零件在工作時會發(fā)生哪一種失效，這與零件的工作環(huán)境、載荷性質(zhì)等很多因素有關(guān)。有統(tǒng)計結(jié)果表明，一般機械零件的失效主要是由于疲勞、磨損、腐蝕等因素引起。設(shè)計機械零件時應(yīng)滿足的基本要求

避免在預(yù)定壽命期內(nèi)失效的要求

結(jié)構(gòu)工藝性要求

經(jīng)濟性要求

質(zhì)量小的要求

可靠性要求

機器是由各種各樣的零部件組成的，要使所設(shè)計的機器滿足基本要求，就必須使組成機器的零件滿足以下要求：應(yīng)保證零件有足夠的強度、剛度、壽命。設(shè)計的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工和裝配。

零件應(yīng)有合理的生產(chǎn)加工和使用維護的成本。

質(zhì)量小則可節(jié)約材料，質(zhì)量小則靈活、輕便。應(yīng)降低零件發(fā)生故障的可能性（概率）。機械零件的設(shè)計準(zhǔn)則

設(shè)計零件時，首先應(yīng)根據(jù)零件的失效形式確定其設(shè)計準(zhǔn)則以及相應(yīng)的設(shè)計計算方法。防止失效的判定條件是：

計算量<許用量----工作能力計算準(zhǔn)則。設(shè)計準(zhǔn)則計算公式失效形式典型零部件強度準(zhǔn)則σ≤σlim/S斷裂、疲勞破壞、殘余塑性變形軸、齒輪、帶輪等剛度準(zhǔn)則y≤[y]彈性變形軸、蝸桿等壽命準(zhǔn)則滿足額定壽命腐蝕、磨損、表面疲勞滾動軸承等振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則0.85f>fp或1.15f<fp

共振產(chǎn)生的工作失常滾動軸承、齒輪、滑動軸承可靠性準(zhǔn)則R=N/N0機械零件設(shè)計的一般步驟選擇零件類型、結(jié)構(gòu)

計算零件上的載荷確定計算準(zhǔn)則選擇零件的材料確定零件的基本尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計校核計算畫出零件工作圖寫出計算說明書機械零件設(shè)計中的標(biāo)準(zhǔn)化

標(biāo)準(zhǔn)化的益處：

與設(shè)計有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn):國際標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等如：ISO

GB

JB、HB

QB

國標(biāo)分為：強制標(biāo)準(zhǔn)和推薦標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)化有利于保證產(chǎn)品質(zhì)量，減輕設(shè)計工作量，便于零部件的互換和組織專業(yè)化的大生產(chǎn)，以降低生產(chǎn)成本。強制性國家標(biāo)準(zhǔn)：代號為GB××××(為標(biāo)準(zhǔn)序號)－××××(為批準(zhǔn)年代)強制性國標(biāo)必須嚴(yán)格遵照執(zhí)行，否則就是違法。推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)：代號為GB／T××××－××××，這類標(biāo)準(zhǔn)占整個國標(biāo)中的絕大多數(shù)。如無特殊理由和特殊需要，必須遵守這些國標(biāo)，以期取得事半功倍的效果。

標(biāo)準(zhǔn)化就是要通過對零件的尺寸、結(jié)構(gòu)要素、材料性能、設(shè)計方法、制圖要求等，制定出大家共同遵守的標(biāo)準(zhǔn)。機械零件常用材料及其選用

一、常用材料常用材料性能：強度很高、塑性較好、可承受很大載荷，且可進行熱處理以提高和改善其機械性能；品種：碳鋼、合金鋼、鑄鋼、鍛鋼等性能：良好的鑄造、切削加工、抗末、抗壓和件鎮(zhèn)性能，且價格低廉；品種：灰鑄鐵、球墨鑄鐵及特殊性能鑄鐵等性能：具有某些特殊性能，如良好的減摩性、耐腐蝕性、導(dǎo)電導(dǎo)熱性等；品種：銅合金、鋁合金等性能：根據(jù)材料品種的不同，具有一些特殊的性能，如耐腐蝕、絕緣、耐磨等；品種：工程塑料、橡膠、石墨、木材、陶瓷、復(fù)合材料等；３．有色金屬合金４．非金屬材料１．鋼２．鑄鐵機械零件材料的選擇原則２．制造工藝要求３．經(jīng)濟性要求１．使用要求

主要包括機械性能、物理性能、化學(xué)性能和吸振性能等；選擇時應(yīng)根據(jù)使用的要求，滿足主要、兼顧一般應(yīng)使零件的制造加工方法簡便、易于實現(xiàn)，如鑄造件應(yīng)選擇熱熔狀態(tài)時易于流動等性能在滿足使用要求的前提下，盡量選用價格低廉的材料，同時還應(yīng)考慮到使用和維護簡便、費用低等問題由于設(shè)計方法學(xué)(Designmethodology)和創(chuàng)造方法學(xué)(Creationmethodology)的迅速發(fā)展，機械產(chǎn)品的設(shè)計工作發(fā)生了質(zhì)的變化，出現(xiàn)了一系列新興學(xué)科分支，主要有：設(shè)計方法學(xué)優(yōu)化設(shè)計(Optimaldesign)價值工程(Valueengineering)計算機輔助設(shè)計(CAD)、現(xiàn)代機械設(shè)計方法可靠